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FLUJO DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES EN TUBERIAS: REVERSIBLE E IRREVERSIBLE Volver al contenido principal

FLUJO DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES EN TUBERIAS: REVERSIBLE E IRREVERSIBLE

Los principios físicos más importantes en el estudio del flujo de fluidos son: el balance de materia, particularizado en lo que hemos llamado "Ecuación de continuidad", (ecuación 2.6) el balance de energía, y el de cantidad de movimiento, es decir, los tres teoremas o leyes de conservación.

Recordando lo que se ha visto en el tema 2, la ecuación del balance de energía para un sistema de flujo y estado estacionarios, referida a la unidad de masa, viene expresada en la forma siguiente, (ecuación 2.10):

En ella, q1,2 representa el calor suministrado al sistema por unidad de masa, (signo positivo), y weje representa el trabajo obtenido del sistema, también por unidad de masa, (signo positivo), no estando incluidos en él los trabajos de flujo.

Por tanto, si consideramos el caso de un fluido circulando por una tubería, de modo que entre los puntos 1 y 2, (límites del sistema), no se obtenga ni se le suministre trabajo, weje = 0.

Si obtenemos un trabajo mecánico del sistema, por ejemplo, con una turbina, weje > 0, y si, entre los límites considerados, se tiene una bomba o un compresor, que introduce trabajo en el sistema, weje < 0. Es este último caso el de mayor interés en el estudio del flujo de fluidos.

Siguiendo con la ecuación anterior, podemos escribirla como la (2.11):

cuya interpretación sería: el calor suministrado a un sistema con flujos y estado estacionarios, puede invertirse en aumentar la entalpía, la energía cinética y la energía potencial de la masa que fluye, y en obtener un trabajo del sistema.

En forma diferencial:

Aplicando el Segundo Principio de Termodinámica para eliminar dq:

T. ds = dq (procesos reversibles); y T.ds = dq + dwL (procesos irreversibles)

(el término dwLes el trabajo perdido, y representa la pérdida de energía debida a las irreversibilidades del sistema), y teniendo en cuenta la ecuación fundamental de la Termodinámica: dh = T.ds + v.dP, se obtiene:

Ecuación general del balance de energía para el flujo de fluidos, en régimen estacionario.

En dicha ecuación, v representa el volumen específico o másico del fluido (m3 / kg).

Copyright 2007, Autores y Colaboradores. Cite/attribute Resource. Franco, C. A., Franco, C. A., Ojeda, E. D. (2008, April 25). pagina_02. Retrieved May 27, 2020, from ocwus Web site: http://ocwus.us.es/arquitectura-e-ingenieria/operaciones-basicas/contenidos1/tema4/pagina_02.htm. Esta obra se publica bajo una licencia Creative Commons License. Creative Commons License